一种MEMS谐振式电场传感器灵敏度漂移补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种MEMS谐振式电场传感器灵敏度漂移补偿方法，通过改变外部电场，测定在第一工作频率下所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息；根据所述外部电场值、所述第一输出信息，计算获得灵敏度系数；设定外部电场为零时，测定不同工作条件下所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息，获得第二输出信息；根据所述灵敏度系数、所述第二输出信息，计算获得交流串扰噪声电压、内部静电场强度；利用所述灵敏度系数、交流串扰噪声电压、内部静电场强度进行同步修正补偿，获得外部电场强度，解决了现有技术中存在MEMS谐振式电场传感器受到其他因素影响导致灵敏度发生漂移的技术问题。他因素影响导致灵敏度发生漂移的技术问题。他因素影响导致灵敏度发生漂移的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS谐振式电场传感器灵敏度漂移补偿方法


[0001]本专利技术涉及传感器相关领域，尤其涉及一种MEMS谐振式电场传感器灵敏度漂移补偿方法。

技术介绍

[0002]电场传感器是一类用来感知电场强度的重要器件，广泛应用于航空航天、气象预警、智能电网、安全防护、科学研究等重大领域。
[0003]近年来，随着MEMS和微纳加工技术的发展，一类基于MEMS技术的谐振式电场传感器成为研究热点，其具有体积小、成本低、易于批量化生产、易于系统集成的特点，在实际应用方面具有极大优势和广阔前景。MEMS谐振式电场传感器的敏感结构特征尺寸在微纳米量级，工作过程中要使其中的可动结构进行周期性振动，最佳工作点为其谐振频率点。然后，在传感器实际工作过程中，由于受到温度、压力、湿度、应力等外部因素变化的影响，其谐振频率会发生偏移，从而导致可动结构的振幅发生变化，继而导致传感器灵敏度发生漂移，极大影响测量结果的准确性。
[0004]但本申请专利技术人在实现本申请实施例中专利技术技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
[0005]现有技术中存在MEMS谐振式电场传感器受到其他因素影响导致灵敏度发生漂移的技术问题。

技术实现思路

[0006]本申请实施例通过提供一种MEMS谐振式电场传感器灵敏度漂移补偿方法，解决了现有技术中存在MEMS谐振式电场传感器受到其他因素影响导致灵敏度发生漂移的技术问题，达到通过特殊的外部电场响应曲线标定和多工作态零输入标定的组合标定方法获取传感器特征参数，对传感器输出结果进行实时快速补偿，有效减小灵敏度漂移所带来的测量误差的技术效果。
[0007]鉴于上述问题，提出了本申请实施例提供一种MEMS谐振式电场传感器灵敏度漂移补偿方法。
[0008]本申请提供了一种MEMS谐振式电场传感器灵敏度漂移补偿方法，应用于一MEMS谐振式电场传感器，所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息包括可动结构振动幅值、感应端输出电压，其中，所述方法包括：通过改变外部电场，测定在第一工作频率下所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息，获得第一输出信息，其中，所述第一输出信息至少包括第一可动结构振动幅值、第一感应端输出电压、第二感应端输出电压，其中，所述第一感应端输出电压、第二感应端输出电压与外部电场值相对应；根据所述外部电场值、所述第一输出信息，计算获得灵敏度系数；设定外部电场为零时，测定不同工作条件下所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息，获得第二输出信息；根据所述灵敏度系数、所述第二输出信息，计算获得交流串扰噪声电压、内部静电场强度；利用所述灵敏度系数、交流串扰噪声电压、内部静电
场强度进行同步修正补偿，获得外部电场强度。
[0009]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0010]由于采用了利用传感器可动结构振动幅值和感应端输出电压这两个输出量获取灵敏度系数、交流串扰噪声电压和内部静电场强度等参数信息，基于这些参数实现灵敏度漂移的实时快速补偿，达到通过特殊的外部电场响应曲线标定和多工作态零输入标定的组合标定方法获取传感器特征参数，对传感器输出结果进行实时快速补偿，有效减小灵敏度漂移所带来的测量误差的技术效果，在航空航天、气象预警、智能电网、安全防护、科学研究等方面具有广阔的应用前景。
[0011]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0012]图1为本申请实施例一种MEMS谐振式电场传感器灵敏度漂移补偿方法的流程示意图；
[0013]图2为本申请实施例中利用外部电场响应曲线标定测定灵敏度系数的原理示意图；
[0014]图3为本申请实施例中利用多工作态零输入标定测定传感器交流串扰噪声电压和内部静电场强度的原理示意图；
[0015]图4为本申请实施例中一种基于本专利技术的灵敏度漂移补偿方法的MEMS谐振式电场传感器结构框图。
具体实施方式
[0016]本申请实施例通过提供一种MEMS谐振式电场传感器灵敏度漂移补偿方法，解决了现有技术中存在MEMS谐振式电场传感器受到其他因素影响导致灵敏度发生漂移的技术问题，达到通过特殊的外部电场响应曲线标定和多工作态零输入标定的组合标定方法获取传感器特征参数，对传感器输出结果进行实时快速补偿，有效减小灵敏度漂移所带来的测量误差的技术效果。下面，将参考附图详细的描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。
[0017]申请概述
[0018]电场传感器是一类用来感知电场强度的重要器件，广泛应用于航空航天、气象预警、智能电网、安全防护、科学研究等重大领域。
[0019]近年来，随着MEMS和微纳加工技术的发展，一类基于MEMS技术的谐振式电场传感器成为研究热点，其具有体积小、成本低、易于批量化生产、易于系统集成的特点，在实际应用方面具有极大优势和广阔前景。MEMS谐振式电场传感器的敏感结构特征尺寸在微纳米量级，工作过程中要使其中的可动结构进行周期性振动，最佳工作点为其谐振频率点。然后，在传感器实际工作过程中，由于受到温度、压力、湿度、应力等外部因素变化的影响，其谐振频率会发生偏移，从而导致可动结构的振幅发生变化，继而导致传感器灵敏度发生漂移，极
大影响测量结果的准确性。
[0020]针对上述技术问题，本申请提供的技术方案总体思路如下：
[0021]本申请实施例提供了一种MEMS谐振式电场传感器灵敏度漂移补偿方法，应用于一MEMS谐振式电场传感器，所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息包括可动结构振动幅值、感应端输出电压，其中，所述方法包括：通过改变外部电场，测定在第一工作频率下所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息，获得第一输出信息，其中，所述第一输出信息至少包括第一可动结构振动幅值、第一感应端输出电压、第二感应端输出电压，其中，所述第一感应端输出电压、第二感应端输出电压与外部电场值相对应；根据所述外部电场值、所述第一输出信息，计算获得灵敏度系数；设定外部电场为零时，测定不同工作条件下所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息，获得第二输出信息；根据所述灵敏度系数、所述第二输出信息，计算获得交流串扰噪声电压、内部静电场强度；利用所述灵敏度系数、交流串扰噪声电压、内部静电场强度进行同步修正补偿，获得外部电场强度。
[0022]在介绍了本申请基本原理后，下面将结合说明书附图来具体介绍本申请的各种非限制性的实施方式。
[0023]实施例一
[0024]如图1所示，本申请实施例提供了一种MEMS谐振式电场传感器灵敏度漂移补偿方法，应用于一MEMS谐振式电场传感器，所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息包括可动结构振动幅值、感应端输出电压，其中，所述方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS谐振式电场传感器灵敏度漂移补偿方法，应用于一MEMS谐振式电场传感器，所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息包括可动结构振动幅值、感应端输出电压，其中，所述方法包括：通过改变外部电场，测定在第一工作频率下所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息，获得第一输出信息，其中，所述第一输出信息至少包括第一可动结构振动幅值、第一感应端输出电压、第二感应端输出电压，其中，所述第一感应端输出电压、第二感应端输出电压与外部电场值相对应；根据所述外部电场值、所述第一输出信息，计算获得灵敏度系数；设定外部电场为零时，测定不同工作条件下所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息，获得第二输出信息；根据所述灵敏度系数、所述第二输出信息，计算获得交流串扰噪声电压、内部静电场强度；利用所述灵敏度系数、交流串扰噪声电压、内部静电场强度进行同步修正补偿，获得外部电场强度。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述通过改变外部电场，测定在第一工作频率下所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息，获得第一输出信息，包括：测定所述MEMS谐振式电场传感器在所述第一工作频率下的可动结构振动幅值，获得所述第一可动结构振动幅值；在所述第一工作频率下，测定至少两种不同强度的外部电场值下对应的感应端输出电压，获得外部电场响应输出电压，所述外部电场响应输出电压至少包括所述第一感应端输出电压、所述第二感应端输出电压，所述外部电场值至少包括第一外部电场、第二外部电场，其中，所述第一感应端输出电压与所述第一外部电场相对应，所述第二感应端输出电压与所述第二外部电场相对应；记录所述第一可动结构振动幅值、所述第一感应端输出电压、所述第二感应端输出电压，获得所述第一输出信息。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述根据所述外部电场值、所述第一输出信息，计算获得灵敏度系数，包括：利用公式：计算获得灵敏度系数k，其中，A0为第一可动结构振动幅值、E
ex01
为第一外部电场、E
ex02
为第二外部电场、U
s01
为第一感应端输出电压、U
s02
为第二感应端输出电压。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述设定外部电场为零时，测定不同工作条件下所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息，获得第二输出信息，包括：设定外部电场为零，获得至少两种不同的工作条件，当所述工作条件为两种时，分别为第一工作条件、第二工作条件，其中，所述第一工作条件与所述第二工作条件不同；当外部电场为零、工作条件为所述第一工作条件时，测定所述MEMS谐振式电场传感器的输出信息包括第二可动结构振动幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：储昭志，夏洋，刘涛，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：